DE3842647A1

DE3842647A1 - Cooling-water pipe

Info

Publication number: DE3842647A1
Application number: DE19883842647
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Stucke
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-06-21

Abstract

The invention relates to a cooling-water pipe for underground mining operation, having an interior medium-channelling line, having heat insulation which encloses said line, having an outer casing pipe consisting of steel, and having coupling elements which are arranged on the two end sides and are intended for the releasable connection of adjacent cooling-water pipes to one another. In order to ensure that cooling water can be transported over long stretches without a considerable increase in temperature, it is provided that the medium-channelling line is longer than the casing pipe at least on one end side, that the connection of adjacent cooling-water pipes takes place by means of screw-connection sleeves, and that the region between the mutually overlapping screw-connection sleeves and the inner medium-channelling line, said region forming a chamber, is filled with foam. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlwasserrohr für den untertägigen Bergbaubetrieb gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a cooling water pipe for the underground Mining company according to the preamble of protection claim 1.

Derartige Kühlwasserrohre, die zur Wetterkühlung eingesetzt werden, sind in zahlreichen Abwandlungen bekannt. So zeigen etwa die DE-GM 81 34 419, DE-GM 87 00 883 und DE-GM 87 08 073 jeweils Doppelmantelrohre, die durch stirnseitig angebrachte Flansche miteinander verschraubt werden können. Während das Innenrohr (Mediumrohr) des Doppelmantelrohres zur Führung des Kühlwassers vorgesehen ist, hat das äußere Mantelrohr im wesentlichen eine Schutzfunktion für die in dem Hohlraum zwischen dem Innenrohr und dem Mantelrohr angeordnete Wärmeisolierschicht aus Polyurethanhartschaum. Da das Mantelrohr aus Stahl gefertigt und somit elektrisch leitend ist, können statische Aufladungen auf der Rohroberfläche leicht vermieden werden; eine Kunststoffrohroberfläche würde den Anforderungen bezüglich des erforderlichen Explosionsschutzes im allgemeinen nicht gerecht werden können.Such cooling water pipes, which are used for weather cooling, are known in numerous variations. For example, DE-GM 81 34 419 show DE-GM 87 00 883 and DE-GM 87 08 073 each have double jacket pipes through flanges attached to the front can be screwed together. While the inner pipe (medium pipe) of the double jacket pipe for guidance of the cooling water is provided, has the outer jacket tube in essentially a protective function for those in the cavity between the Inner tube and the jacket tube arranged heat insulation layer Rigid polyurethane foam. Because the jacket tube is made of steel and therefore is electrically conductive, static charges on the Pipe surface can be easily avoided; a plastic tube surface would meet the requirements regarding the required explosion protection generally cannot do justice.

Ein Nachteil dieser bekannten Kühlwasserrohre ist darin zu sehen, daß die Innenrohre und die Außenrohre im Bereich des Flansches jeweils durch metallische Kältebrücken miteinander verbunden (verschweißt) sind. Zur Verminderung der Wärmeleitung in diesen Kältebrücken ist es aus DE-GM 87 00 883 und DE-GM 87 08 073 bekannt, die Kältebrücke in Edelstahl, also in einem Material mit im Vergleich zu Baustahl deutlich schlechterer Wärmeleitung auszuführen. Dennoch muß im Bereich der Flanschenverbindung mit einer erheblichen Verschlechterung der Wirkung der Wärmeisolierung gegenüber den übrigen Bereichen des Rohres gerechnet werden. Dies ist gerade auch deswegen ungünstig, weil die Flanschengeometrie von vornherein zu einer großen Außenoberflächen führt, die die Wärmeaufnahme aus der Umgebung sehr fördert. A disadvantage of these known cooling water pipes is that the inner tubes and the outer tubes in the area of the flange metallic cold bridges are connected (welded) together. To Reduction of heat conduction in these cold bridges is over DE-GM 87 00 883 and DE-GM 87 08 073 known the cold bridge in Stainless steel, so in one material with clear compared to structural steel perform poorer heat conduction. Nevertheless, in the field of Flange connection with a considerable deterioration in the effect thermal insulation compared to the other areas of the pipe will. This is particularly unfavorable because the Flange geometry from the start to a large outer surface leads, which promotes the heat absorption from the environment very much.

Die Verhältnisse werden umso schwieriger, je tiefer der Bergbau betrieben wird, da nicht nur die Umgebungstemperaturen (z.B. auf 60°C) ansteigen, sondern auch die Transportwege für das Kühlwasser von einer über Tage stehenden Kühlwasserversorgungsstelle bis zur untertägigen Kühlwasserverbrauchsstelle immer länger werden.The deeper the mining, the more difficult the conditions is operated because not only the ambient temperatures (e.g. to 60 ° C) increase, but also the transport routes for the cooling water from one cooling water supply point standing above ground to underground Cooling water consumption point become longer and longer.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Flanschenverbindungen häufig Dichtigkeitsprobleme aufwerfen. Dies ist umso gravierender je tiefer die Abbaustellen unter Tage liegen. Bei 2000 m Tiefe beträgt allein schon der hydrostatische Druck 200 bar.Another disadvantage is the fact that the flange connections often pose tightness problems. This is all the more serious the mining sites are lower. At 2000 m depth the hydrostatic pressure alone is 200 bar.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein verbessertes Kühlwasserrohr der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das gewährleistet, Kühlwasser von ca. 10°C über eine Strecke von mindestens 2000 m transportieren zu können, ohne daß dessen Temperatur sich um mehr als 2 K erhöht. Dabei soll das Kühlwasser führende Innenrohr in den Verbindungsbereichen der Rohrteilstücke sicher nach außen abgedichtet und eine einfache Montage möglich sein.The object of the invention is therefore an improved cooling water pipe propose generic type that ensures cooling water of Transport approx. 10 ° C over a distance of at least 2000 m can without increasing its temperature by more than 2 K. Here the inner tube leading the cooling water in the connection areas of the Pipe sections securely sealed to the outside and easy installation to be possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Kühlwasserrohr mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.This task is solved by a cooling water pipe with the features protection claim 1; are advantageous developments of the invention specified in subclaims 2 to 7.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind zum einen darin zu erblicken, daß über die Mindestschichtdicke der Isolierschicht hinaus die Isoliereigenschaften des Kühlwasserrohres dadurch verbessert wurden, daß die Kältebrücke im Verbindungsbereich zweier Rohrteilstücke jeweils vollständig vermieden wird, da für das Mediumrohr und das Mantelrohr jeweils separate Kupplungselemente eingesetzt werden, die durch eine nachträglich einzubringende Wärmeisolierung in gleicher Weise wie das Medium- und das Mantelrohr voneinander abgeschottet sind. The essential features of the invention are on the one hand behold that beyond the minimum layer thickness of the insulating layer this improves the insulating properties of the cooling water pipe were that the cold bridge in the connection area of two pipe sections is completely avoided, since for the medium pipe and the Jacket tube each separate coupling elements are used, the due to a subsequent heat insulation in the same How the medium and the casing are sealed off from each other.

Zum anderen kommen als Kupplungselemente Schraubmuffenverbindungen zum Einsatz, die nicht nur jeweils durch einen einzigen Schraubvorgang zu schließen sind und somit die Vielzahl der Schrauben einer Flanschenverbindung entbehrlich machen, sondern die für das Druck führende Mediumrohr bewährte Verbindungstechniken ermöglichen, wie sie z.B. für Armaturen von Hochdruckschläuchen bekannt sind.On the other hand, screw sleeve connections are used as coupling elements Use, not just by a single screwing operation are close and thus the multitude of screws one Make flange connection unnecessary, but the one for that Pressure-carrying carrier pipe enable proven connection technologies, as e.g. for fittings of high pressure hoses are known.

Anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3. Show it:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch zwei verbundene Kühlwasserrohre gemäß der Erfindung, Fig. 1 shows a partial longitudinal section through two connecting cooling water pipes according to the invention,

Fig. 2 Varianten für die Muffenausführung auf einer Seite des Mantelrohres, Fig. 2 variants for the sleeve design on one side of the casing tube,

Fig. 3 Varianten für die mit den Muffen gemäß Fig. 2 korrespondierenden anderen Seiten des Mantelrohres. Fig. 3 variants for the other sides of the casing tube corresponding to the sleeves according to Fig. 2.

In Fig. 1 sind zwei zusammengekoppelte Kühlwasserrohre gemäß der Erfindung im teilweisen Längsschnitt dargestellt. Die auf der rechten Seite gezeigte Mediumleitung 1, die das Kühlwasser führt und als Stahldruckrohr oder z.B. auch als Hochdruck-Stahlgliederschlauch für einen Druck von mindestens 200 bar ausgelegt ist, wird durch eine Schraubmuffe 4, deren Innengewinde mit 12 bezeichnet ist, mit der Mediumleitung 1 des linken Rohrteilstücks, die ein entsprechendes Außengewinde 13 aufweist, verbunden. In axialer Richtung wird die Schraubmuffe 4 durch einen ringförmig umlaufenden Anschlag 5 auf der Oberfläche der rechten Mediumleitung 1 gehalten. Der Anschlag 5 kann als Dichtkonus ausgebildet sein. Als Dichtflächen kommen auch die Stirnflächen der beiden Mediumleitungen 1 in Frage. In Fig. 1 two coupled cooling water pipes according to the invention are shown in partial longitudinal section. The medium line 1 shown on the right-hand side, which carries the cooling water and is designed as a steel pressure pipe or, for example, also as a high-pressure steel link hose for a pressure of at least 200 bar, is connected to the medium line 1 by a screw sleeve 4 , the internal thread of which is designated by 12 of the left pipe section, which has a corresponding external thread 13 . In axial direction, the threaded sleeve 4 is held by an annular abutment 5 on the surface of the right medium line. 1 The stop 5 can be designed as a sealing cone. The end faces of the two medium lines 1 can also be used as sealing faces.

Im Abstand von mindestens 25 mm ist koaxial zu der Mediumleitung 1 jeweils ein äußeres Mantelrohr 2 aus Stahl angeordnet. Der Zwischenraum zwischen der Mediumleitung 1 und dem Mantelrohr 2 ist innerhalb des Mantelrohres 2 vollständig mit einer Wärmeisolierung 3 aus Polyurethan-Hartschaum ausgefüllt. Da die Mediumleitungen 1 jeweils länger als die Mantelrohre 2 sind, ragen sie an den Enden aus der Wärmeisolierung 3 heraus. Dies ist erforderlich, um die Schraubmuffe 4 zur Verbindung zweier Rohrteilstücke ordnungsgemäß verschrauben zu können. Die Mantelrohre 2 der beiden Kühlwasserrohre sind über zwei ineinandergeschraubte Außenmuffen 6 und 8 miteinander verbunden. Die Außenmuffen 6, 8 liegen dabei in axialer Richtung jeweils einseitig an einem konusförmig ausgeführten Anschlag 7 an. Eine besondere Festlegung zur anderen Seite hin ist an sich nicht erforderlich, da sich infolge der Reibung zwischen der Wärmeisolierung 3 und dem Mantelrohr 2 bzw. der Mediumleitung 1 ohnehin nach Verschraubung der Medienleitungen 1 kaum entsprechende Bewegungsmöglichkeiten mehr ergeben. Um jedoch in jedem Fall den Abstand zwischen den Stirnflächen benachbarter Mantelrohre 2 genau zu fixieren, können zwischen den Stirnflächen entsprechende (nicht dargestellte) Abstandselemente, z.B. in Form von Distanzstiften, vorgesehen sein. Hinsichtlich ihrer mechanischen Beanspruchung ist die Kühlwasserleitung außer dem Innendruck, der allein von der Mediumleitung 1 getragen wird, lediglich noch größeren Zugbeanspruchungen ausgesetzt, die durch das Hängen im Schacht zustandekommen und allein von den Mantelrohren 2 getragen werden. Insofern liegt eine strikte Funktionsaufteilung zwischen den Rohrleitungsteilen 1, 2 vor. Um auch im Verbindungsbereich zweier Teilstücke einer Kühlwasserrohrleitung gemäß der Erfindung eine sehr wirksame thermische Abschirmung der Mediumleitung 1 zu gewährleisten, ist vorgesehen, den ringförmigen Hohlraum 10, der zwischen den Teilstücken der Wärmeisolierung 3 liegt und von den Schraubmuffen 6 und 8 eingehüllt wird, nach Herstellung der inneren und äußeren Muffenverbindungen am Montageort ebenfalls mit Polyurethan-Hartschaum auszufüllen. Zu diesem Zweck sind die Durchgangsbohrungen 11 in der Außenmuffe 6 vorgesehen, die die Einführung des Polyurethan-Hartschaums und das Entweichen von Luft ermöglichen.An outer jacket tube 2 made of steel is arranged coaxially to the medium line 1 at a distance of at least 25 mm. The space between the medium line 1 and the casing pipe 2 is completely filled with a thermal insulation 3 made of rigid polyurethane foam within the casing pipe 2 . Since the medium lines 1 are each longer than the jacket pipes 2 , they protrude from the thermal insulation 3 at the ends. This is necessary in order to be able to properly screw the screw sleeve 4 for connecting two pipe sections. The casing pipes 2 of the two cooling water pipes are connected to one another via two screwed outer sleeves 6 and 8 . The outer sleeves 6 , 8 lie in the axial direction on one side of a conical stop 7 . A special fixing to the other side is not necessary per se, since due to the friction between the heat insulation 3 and the casing tube 2 and the medium pipe 1 already after screwing the media lines 1 hardly give corresponding movement possibilities more. However, in order to precisely fix the distance between the end faces of adjacent casing tubes 2 in any case, corresponding spacer elements (not shown), for example in the form of spacer pins, can be provided between the end faces. With regard to its mechanical stress, the cooling water line, apart from the internal pressure, which is borne solely by the medium line 1 , is only exposed to even greater tensile stresses which are caused by hanging in the shaft and which are borne solely by the jacket pipes 2 . In this respect, there is a strict division of functions between the pipeline parts 1 , 2 . In order to ensure a very effective thermal shielding of the medium line 1 in the connection area between two sections of a cooling water pipeline according to the invention, provision is made for the annular cavity 10 , which lies between the sections of the heat insulation 3 and is enveloped by the screw sockets 6 and 8 , after manufacture the inner and outer sleeve connections at the installation site must also be filled with rigid polyurethane foam. For this purpose, the through holes 11 are provided in the outer sleeve 6 , which allow the introduction of the rigid polyurethane foam and the escape of air.

Um eine schnelle Verschraubung der Außenmuffen 6 und 8 zu ermöglichen, sind die Gewinde konisch ausgeführt.In order to enable a quick screwing of the outer sleeves 6 and 8 , the threads are conical.

Während Fig. 2b eine der Fig. 1 entsprechende Außenmuffe 6 zeigt, die auf einem vorgeschweißten Ringkonus als Anschlag 7 aufsitzt und ein Innengewinde 15 aufweist, ist in Fig. 2a eine Variante mit einem bördelförmigen Anschlag 7 dargestellt, der ebenfalls als Vorschweißring mit dem Mantelrohr 2 verbunden ist. Der Anschlag 7 könnte auch in Form eines (nicht dargestellten) Gewinderinges, auf den die Außenmuffe 6 aufgeschraubt werden müßte, realisiert werden. Dies würde die leichtere Lösbarkeit der Außenmuffenverbindung fördern, wohingegen insbesondere bei einem konusförmigen Anschlag 7 mit starken Klemmkräften zu rechnen ist. Um bei dieser Lösung ein gegenseitiges Verspannen der Mantelrohre zu ermöglichen, müßte die Steigung der Gewindeverbindung zwischen Anschlag 7 und der Außenmuffe 6 geringer sein als die Steigung des Innengewindes 15.While Fig. 2b shows an outer sleeve 6 corresponding to Fig. 1, which is seated on a pre-welded ring cone as a stop 7 and has an internal thread 15 , in Fig. 2a a variant with a flanged stop 7 is shown, which is also used as a pre-weld ring with the casing tube 2 is connected. The stop 7 could also be realized in the form of a threaded ring (not shown) onto which the outer sleeve 6 would have to be screwed. This would promote the easier releasability of the outer sleeve connection, whereas strong clamping forces are to be expected in particular in the case of a conical stop 7 . In order to enable mutual bracing of the casing pipes in this solution, the pitch of the threaded connection between the stop 7 and the outer sleeve 6 would have to be less than the pitch of the internal thread 15 .

In Fig. 3a ist eine mit der Außenmuffe 6 aus Fig. 2a korrespondierende zweite Außenmuffe 8 mit einem Außengewinde 14 dargestellt. Alternativ hierzu kann auch ein Gewindering 9 eingesetzt werden, der z.B. als Vorschweißring oder auch einstückig mit dem Außenrohr 2 verbunden ist. FIG. 3a shows a second outer sleeve 8 with an external thread 14, which corresponds to the outer sleeve 6 from FIG. 2a. As an alternative to this, a threaded ring 9 can also be used, which is connected, for example, as a welding ring or in one piece to the outer tube 2 .

Das erfindungsgemäße Kühlwasserrohr ermöglicht den Bau von Kühlwasserleitungen, die auch den Beanspruchungen in sehr tief gelegenen Bergwerken gewachsen sind und einen wirksamen Schutz gegen eine unzulässige Erhöhung der Kühlwassertemperatur während des Transportes zur Kühlwasserverbrauchsstelle gewährleisten. Dabei sind Teilstücke der Rohrleitung bei Bedarf leicht auszutauschen, da sämtliche Rohrverbindungen als Schraubverbindungen ausgeführt sind.The cooling water pipe according to the invention enables the construction of Cooling water pipes, which are also used in very deep Mines have grown and provide effective protection against one inadmissible increase in the cooling water temperature during transportation to the cooling water consumption point. Parts of the Pipe can be easily replaced if necessary, as all Pipe connections are designed as screw connections.

Claims

1.cooling water pipe for underground mining operations with an internal medium pipe, a heat insulation made of rigid polyurethane foam arranged around the media pipe, a steel casing pipe surrounding the heat insulation on the outside and coupling elements arranged on the two end faces for detachable connection of adjacent cooling water pipes to one another, characterized in that
that the medium line ( 1 ) is longer than the jacket tube ( 2 ) at least on one end face,
that one end of the medium line ( 1 ) is each provided with an external thread ( 13 ) and the other end is provided with a screw sleeve ( 4 ) held in a form-fitting manner ( 5 ) in the axial direction, the internal thread ( 12 ) of which corresponds to the external thread ( 13 ),
that the casing tube (2) has at least on one side an axially displaceable outwardly secured by a stop (7), designed as a screw sleeve outer sleeve (6) and on the other side either a firmly connected to the casing tube (2) threaded ring (9 ) or also an axially displaceable, externally secured by a stop ( 7 ), designed as a screw sleeve, second outer sleeve ( 8 ), wherein the thread ( 14 ) of the threaded ring ( 9 ) or the second outer sleeve ( 8 ) with the thread ( 15 ) the outer sleeve ( 6 ) corresponds,
that at least one opening ( 11 ) is provided in or in at least one of the outer sleeves ( 6 , 8 ) for foaming the insulation space ( 10 ) lying between two coupled cooling water pipes and
that the layer thickness of the thermal insulation ( 3 ) is at least 25 mm.

2. Cooling water pipe according to claim 1, characterized in that the medium line ( 1 ) is designed as a metal link hose.

3. Cooling water pipe according to claim 1, characterized in that the medium line ( 1 ) is designed as a steel pipe.

4. Cooling water pipe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the threaded connection of the casing tube ( 2 ) is designed conically.

5. Cooling water pipe according to one of claims 1 to 4, characterized in that the stop ( 7 ) for the outer sleeve ( 6 , 8 ) is designed as a sealing cone.

6. Cooling water pipe according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stop ( 7 ) for the outer sleeve ( 6 , 8 ) is designed as a welding neck.

7. Cooling water pipe according to one of claims 1 to 6, characterized in that the threaded ring ( 9 ) is designed as a welding ring.